工程科学（engineering science）的最新研究问题

 

在小变形理论的框架内，使用von Mises屈服准则，考虑了由弹性-完全塑性材料制成的厚壁圆柱管在内外压力下的平面应变问题，该问题具有多项式函数描述的屈服应力（例如，通过单侧加速冷却产生）的径向依赖性。研究发现，在固定的壁厚和强度梯度下，极限承载力的增益取决于梯度的大小，但它对梯度方向以及管道半径的依赖性相当弱。同时，屈服的开始在很大程度上取决于所有提到的参数。研究还表明，与正火状态相比，单侧加速冷却提高了管道的承载能力，而与经过调质处理的钢相比，可能会产生不同的结果。

 

 

 

 

我们讨论了一个相对简单的折纸启发结构的动力学，考虑了离散和连续模型。后者是作为离散模型的某个极限而导出的。在这里，我们分析了平面内的小变形和无穷小运动的相关方程。对于这两个模型，推导并比较了色散关系。色散关系的比较表明，连续体模型可以捕捉折纸结构的行为，有助于材料性能的测定和无损评价。

 

 

 

复合材料中各成分瞬态热响应的差异是导致复合材料显著不均匀变形、高应力梯度和失效的重要因素之一。虽然多相复合材料中瞬态热传导的直接数值模拟成本高昂，甚至令人生畏，但经典的均匀化方法侧重于预测整个代表性体积单元的有效电导率和宏观热响应，在复合材料的结构分析过程中，在宏观水平上预测这种差异是一个具有挑战性的问题。为了解决这个问题，我们通过动态均匀化方法提出了一个多相复合材料瞬态热传导的连续混合物模型。导出的控制方程保留了每个成分行为的同一性，并将其与每个成分的总体响应联系起来。方程中的所有系数都可以通过显式关系由组成相和几何参数直接确定。通过与直接数值模拟的比较，验证了该模型的精度。结果表明，该模型不仅在宏观层面上捕捉到了各成分不同的热响应，而且准确地预测了宏观平均响应。该方法可以推广到其他非平衡热力学现象，如多相系统中的扩散和其他类型的传导。

 

 

 

 

我们提出了一种基于显式位移的FFT方法，用于非均匀固体的计算均匀化和多尺度建模。与现有的使用隐式迭代技术求解静态平衡方程的FFT方法不同，我们提出的显式方法使用中心差分方法求解动态方程。周期域的类体素离散化以及使用离散傅立叶变换及其逆的梯度和发散运算的直接计算产生了一种简单的算法，该算法避免了收敛问题，并且不需要材料一致的切线。文中还讨论了该显式方法的稳定性条件。四个数值例子（超弹性和粘弹性的2D颗粒增强复合材料、3D纤维增强复合材料和3D多晶金属）表明，所提出的方法与准静态问题的隐式FFT方法一样准确有效地计算。此外，当处理包括具有非常高对比度的相的微观结构时，所提出的基于显式位移的FFT方法优于隐式FFT方法。此外，由于该方法不需要材料一致切线，它将FFT方法的适用性扩展到具有复杂或黑盒本构模型的材料的均匀化，其中一致切线的计算具有挑战性。

 

 

 

 

 

本文对用于模拟脉动血流的稳定有限元降阶建模（ROM）方法的精度和性能进行了数值评估。该方法能够通过考虑红细胞压积百分比（Hct%）和心率来估计血流动力学中感兴趣的流体流动参数解(𝑓𝑐) 作为参数。该方法估计未经训练的参数场景，这些场景未包括在构成ROM基础的训练数据集中，并且可以采用来自特定患者条件的任意值。红细胞压积百分比改变了血液的粘性，通过幂律模型将其纳入问题物理中。红细胞压积百分比为5≤Hct%≤50，从严重贫血到生理值不等。脉动流动条件通过Womersley函数建模𝑓𝑐bpm（每分钟心跳）范围在60bpm≤𝑓𝑐 ≤ 120次/分。这些频率包括患者在休息和心动过速或适度运动时的生理状况。在颈动脉的代表性几何形状内模拟二维和三维流动，其中通过研究ROM近似基的分量数量和组成训练数据集的采样点数量的影响来测试准确性。参数计算验证了所提出的方法是模拟复杂流体流动血液动力学的一个有价值的计算工具，可应用于临床决策。